Расширительный бак для отопления: виды и характеристики

Виды отопительных систем

Существует дав типа систем отопления – закрытая и открытая. В закрытой системе теплоноситель циркулирует по замкнутому кругу (см. рис. ниже). В открытой он приходит в систему отопления, отдает тепло и уходит из нее.

Централизованное отопление в многоэтажных домах – пример системы открытого типа. В здание попадает горячая вода, которая проходя по радиаторам и отдает свое тепло. После этого она возвращается в котельную, тепловую станцию и т.д.

Отопление закрытого типа работает по такой схеме:

1. Источник тепла (котел, тепловой насос, солнечный коллектор и т.д.) нагревает теплоноситель;
2. Теплоноситель поступает в систему отопления;
3. Проходя по отопительным приборам (теплый пол, радиаторы, фанкойлы) теплоноситель отдает тепло и охлаждается;
4. После прохождения системы отопления теплоноситель возвращается к источнику тепла.

Также существуют системы с естественной и принудительной циркуляцией. В первом случае теплоноситель перемещается по трубам за счет естественной конвекции. Во втором – его прокачивает по системе циркуляционный насос.

Система отопления закрытого типа. Теплоноситель циркулирует по замкнутому контуру от котла к отопительным приборам.

Устройство

Изготовление баков производится по типовым чертежам и размеры они имеют стандартные. Форма его может быть прямоугольная или цилиндрическая, сверху бак оснащают люком для осмотра. Корпус бака имеет несколько патрубков, предназначенных для:

• присоединения трубы, по которой теплоноситель поступает в бак;
• отвода воды для отопительной системы (циркуляционной трубы);
• подсоединения сигнальной (отводной трубы);
• соединения с переливной трубой.

Устройство расширительного бака для системы отопления
Сигнальную (контрольную трубу) снабжают запорным краном и выводят к раковине. О наличии воды в баке и в системе будет свидетельствовать вытекание воды при открытии запорного крана.

Следует выполнить условие соответствия полезного объема демпфера увеличению объема теплоносителя, заполняющего систему при нагреве до расчетной температуры.

Зачем нужен расширительный бак

В закрытых системах отопления объем теплоносителя изменяется в зависимости от его температуры (см. таблицу). Например, если воду нагреть с +40°С до +85 градусов, ее объем увеличится на 2,5%. Вам это покажется небольшим значением, но для системы отопления — это опасно!

Дело в том, что вода или теплоноситель не сжимаются – они оказывают давление на трубы, фитинги, отопительные приборы. Даже небольшое расширение может привести к протечкам. Чтобы его компенсировать используют расширительный бак.

Вода в центральных системах отопления не отличается качеством, в ней может содержаться воздух. Со временем он скапливается в верхних точках радиаторов, из-за чего они хуже отапливают помещение.

В замкнутых системах теплоноситель может вступать в реакцию с материалом системы отопления. из-за чего выделяется газ. Со временем некоторые компоненты теплоносителей также могут разлагаться с выделением воздуха или других газов.

Если по вашей замкнутой системе циркулирует обычная вода, она тоже может стать причиной появления воздушных пробок. В ней могут содержаться примеси, вступающие в реакцию с материалом труб, фитингов и отопительных приборов.

Расширительный бак служит своеобразным улавливателем и резервуаром для воздуха и газов. Попадая в него, они больше не возвращаются в общую систему. Установка бака помогает защититься от завоздушивания системы и вам не нужно будет спускать воздух из батарей отопления.

Монтаж расширительного бака

После проведения просчетов можно приступать к установке расширительного бачка отопления

Важно правильно выбрать его месторасположение на общей схеме. Это напрямую зависит от типа системы – гравитационная или с принудительной циркуляцией

Несмотря на то, что роль расширительного бачка в отоплении останется неизменной – некорректный монтаж может привести к сбоям в работе.

Открытая конструкция

Схема установки открытого расширительного бака
Установка расширительного бака открытого вида осуществляется в самой верхней точке системы.

Некоторые специалисты рекомендуют его монтаж сразу после разгонной вертикальной магистрали. При добавлении воды в систему через расширительный бак вероятность обратного хода уменьшается. Также в этом месте схемы обычно самая высокая температура теплоносителя и соответственно – его расширение. Можно также осуществить подключение к обратной трубе. Но тогда работа расширительного бачка в системе отопления будет менее эффективна.

Перед установкой рекомендуем ознакомиться с общими правилами и советами:

• Допускаются небольшие отклонения по горизонтали и вертикали конструкции. Но они не должны превышать 2-3°;
• Утепление можно сделать с помощью базальтовой ваты. Она не боится влажности, а самое главное – высоких температур;
• При критическом превышении давления внутри расширительного бачка отопления часть жидкости может через верхнюю крышку попасть на пол чердака. Рекомендуется в этом месте сделать улучшенную гидроизоляцию пола.

Плановый осмотр состояния бака можно делать 2 раза в месяц при постоянной работе отопления и обязательно перед первым запуском системы.

Мембранный бак

Схема установки мембранного расширительного бака
Установка мембранного расширительного бачка в системы отопления осуществляется только на обратную трубу перед циркуляционным насосом.

Обязательным условием является соблюдение температурного режима в помещении. Уровень нагрева воздуха не должен быть менее +5°С. Монтажу не должны препятствовать посторонние предметы. Это же касается и обслуживания конструкции.

Корректная установка расширительного бачка в систему отопления заключается в соблюдении его уровня. Конструкция должна стоять строго вертикально. Даже небольшой наклон может стать причиной неправильной работы. Для безопасности обслуживания на воздушную камеру следует поставить воздушный клапан для быстрого снижения давления в ней в случае возникновения аварийной ситуации.

Принципиальное отличие работы расширительного бачка в системе отопления закрытого типа заключается в возможности его быстрого демонтажа. Поэтому рекомендуется установить 2 отсекающих крана во время установки – один на подводящий патрубок к системе отопления, а второй – на водяную камеру бака. Перекрыв их, можно быстро демонтировать емкость для выполнения ее ремонта или установки новой.

В видеоматериале представлены особенности конструкции расширительных баков и их роль в работе системы отопления:

Как работает открытый расширительный бак

Открытый расширительный бак — это просто емкость, частично заполненная теплоносителем. Иногда в нем даже нет клапана для выхода воздуха, а просто отверстие.

У открытых расширительных баков есть два больших минуса. Первый – они подвержены коррозии, так как контактируют с открытым воздухом. Второй – их можно устанавливать только в системах с естественной циркуляцией.

Если у вас установлен циркуляционный насос, прогоняющий теплоноситель по системе, то дальше открытого расширительного бака он не пойдет. Теплоноситель просто заполнит бак и перельется.

Функции

Предназначение демпфера — поддержание определенного уровня гидростатического давления и прием некоторого излишнего количества воды, которое появится в системе в следствии расширения теплоносителя при нагревании. Кроме того, его наличие позволит восполнить убыль воды при незначительной утечке из системы и при снижении температуры теплоносителя. Открытый расширительный бак в системе отопления поможет удалить избыток воды при переполнении системы в водосток.

Также расширительный бак в системе отопления выполняет еще одну очень важную функцию — в нем собирается воздух, выделяющийся из воды, нагревающейся в теплогенераторе.

Попадание воздуха в систему обусловлено его наличием в водопроводной воде, причем при средней комнатной температуре его концентрация составляет около 40 мг/л. Прогревание воды до 95″ уменьшает его количество до 3 мг/л. Весь выделившийся из нагретой воды воздух поднимается по главному стояку в демпфер, а уже из него удаляется в атмосферу.

Принцип работы закрытого (мембранного) расширительного бака

Конструкция закрытого расширительного бака отличается от закрытого наличием мембраны. Она непроницаема для воздуха и теплоносителя и делит емкость на две части.

Принцип работы мембранного расширительного бака прост. Когда теплоноситель нагревается, он увеличивается в объеме. Под давлением мембрана поднимается. Тем самым увеличивается общий объем системы отопления и на нее не оказывается дополнительного давления.

При охлаждении ниже заданной температуры теплоноситель сжимается. Мембрана опускается и объем системы отопления уменьшается. Так компенсируется вакуум, создаваемый сжатием теплоносителя.

Устройство расширительного бака

В смонтированной и готовой к работе индивидуальной системе отопления с жидким теплоносителем расширительный бачок выглядит примерно так, как показано на приведенном рисунке (рис. 2). В некоторой литературе данное устройство называется «экспансоматом» — от английского термина «расширение» — экспансия).
Различают следующие основные типы расширительных бачков для систем отопления:

• Бачок закрытого типа.
• Бачок открытого типа.

Расширительный бачок открытого типа

В старых системах отопления часто применялся расширительный бачок открытого типа. До сих пор такие устройства монтируют в системах, в которых отсутствуют циркуляционные насосы, обеспечивающие оборот теплоносителя.

Расширительный бачок открытого типа

Однако, бачок такой системы имеет свой недостатки:

• Прежде всего в такой системе необходимо постоянно следить за уровнем теплоносителя.
• Вода из такой системы может испаряться.
• Баки открытого типа быстро ржавеют при контакте с водой.
• Конструкция системы с бачком открытого типа предполагает его установку исключительно в верхней точки, что не всегда возможно, да и просто трудоемко.

Расширительный бачок закрытого типа

В системах, в которых теплоноситель циркулирует по контурам посредством работающих насосов ставятся исключительно расширительные бачки закрытого типа.

схема работы бачка

Это уже более сложное устройство, в котором имеется специальная мембрана, расположенная в герметично закупоренной емкости для теплоносителя.

Мембраны в таких бачках разделяют на диафрагменные и баллонные. В любом случае мембрана делит емкость на две части. В первой находится закачанный под давлением инертный газ (для предотвращения коррозии) или обычный воздух, а во вторую при повышении давления в системе отопления поступают излишки теплоносителя.

Как только температура теплоносителя в такой системе увеличивается, то лишняя его часть устремляется в расширительный бачок. Мембрана меняет свою конфигурацию (примерно как воздушный шарик) и объем воздуха или газа в другой части расширительного бачка уменьшается. Газы, как известно довольно легко сжимаются, но и стремятся к расширению.

закрытый бачок

При остывании теплоносителя расширяющееся газы толкают мембрану и выталкивают излишки теплоносителя обратно в систему отопления.

Типы закрытых расширительных бачков

При одинаковом принципиальном устройстве – расширительные бачки закрытого типа могут делиться еще на несколько видов:

1. Бачок со сменяемой мембраной, также называемый фланцевым.
2. Бачок с несменяемой мембраной.

Стоимость бачков второго типа ниже и они пользуются большей популярностью у потребителей. Однако бачки со сменяемой мембраной могут выдержать большие перепады давления в системе, что резко повышает их эффективность. Кроме того, они более ремонтопригодны и мембрана при повреждении может быть заменена.

Фланцевый расширительный бачок может исполняться в двух вариантах: в вертикальном и в горизонтальном. Отличительной особенностью расширительных бачков такого типа является отсутствие контакта теплоносителя с поверхностью бака. Расширяющаяся жидкость находится внутри своеобразного кокона из мембраны, поэтому на поверхности бачка отсутствуют причины для коррозии. Такую мембрану достаточно легко менять.: просто откручивается фланец и выполняются ремонтные работы.

В мембранных расширительных бачках наибольший риск повреждения мембранного элемента возникает в момент пуска системы, когда в ней скачкообразно возрастает давление.

При нахождении в системе больших объемов теплоносителя нормальный уровень давления производится посредством манометра. Такой прибор соединяется с предохранительным клапаном, пороговое значение срабатывания для которого в частом доме устанавливается на 3-4 бара.

Конструкция мембранного бака

Устройство расширительного бака закрытого типа весьма простое. В верхней части расположен ниппель, через который в камеру закачивается воздух. Он необходим чтобы уравновесить давление внутри емкости.

Прямо посередине бака расположена мембрана из резины или полиуретана. Она герметична, не пропускает воздух и теплоноситель. Мембрана делит бачок на две части. Нижняя камера предназначена для теплоносителя, который попадает туда из-за нагрева и расширения давления. Верхняя – для воздуха под давлением, который не дает теплоносителю сразу заполнить всю полость.

Внутреннее устройство расширительного бака мембранного (закрытого) типа.

Конструкция расширительного бака

Баки могут быть как с возможностью замены мембраны на новую, так и вообще неразборными. Чтобы закрепить бак на стене, в комплект к нему могут идти кронштейны и хомуты, для установки бака на пол – специальные ножки. Мембрана бака, в свою очередь, тоже может быть различной конструкции.

Неразборные модели оснащены мембраной в форме диафрагмы, реже встречается мембрана в виде баллона. Она растягивается под действием давления, поэтому её можно считать самостоятельной водяной камерой. Для замены мембраны такого типа используется специальный фланец.

Конструкция расширительного бака

Давление воздуха в бачке

Вода или теплоноситель в системе отопления всегда находится под давлением. В частных домах оно составляет 1.6-2 атм., в многоэтажных – в разы больше. Чтобы теплоноситель в нормальном режиме работы не терял давление, верхняя часть расширительного мембранного бачка должна быть заполнена воздухом.

Давление воздуха в верхней камере должно быть на 0,2 атм. ниже, чем давление теплоносителя в системе. Для закачки воздуха подойдет обычный велосипедный или автомобильный насос. Единственное что может понадобиться – переходник.

В верхней части расширительного бака находится ниппель с золотником. По принципу работы они такие же, как в автомобильных или велосипедных колесах. Чтобы спустить воздух достаточно нажать на небольшой язычок внутри него.

Некоторые производители заполняют бачок не воздухом, а азотом. На самом деле от этого эффективность его работы нисколько не изменится. Это рекламный ход – так вас пытаются принудить покупать более дорогое оборудование.

Функции расширительного бака

С какой целью монтируется расширительный бачок? Система отопления заполнена фиксированным количеством жидкости (воды или антифриза), которая склонна к тепловому расширению. Это означает, что повышение температуры теплоносителя неизбежно ведет к повышению давления в системе. Так как трубы, радиаторы и прочие элементы инженерной конструкции неэластичны, повышенное давление приведет к разгерметизации системы – в самом слабом месте произойдет прорыв.

Вода отличается низкими показателями сжимаемости, поэтому в систему встраивают специальное устройство – мембранный или открытый бак. Его функция заключается в том, что при повышении давления сжиматься будет воздух. Это дает возможность обеспечить защиту от гидроудара. Установленный расширительный бак предохраняет систему от чрезмерного повышения давления.

Для системы отопления закрытого типа предназначены мембранные баки – они представляют собой емкость с эластичной водонепроницаемой мембраной внутри, которая разделяет внутренний объем на две части. Мембрана нужна, чтобы воздух не контактировал с теплоносителем. В противном случае не избежать завоздушивании сети и повышения риска коррозии стальных элементов системы.

В системе открытого типа бак сообщается с атмосферой, благодаря чему стравливается воздух из труб. По этой причине место установки открытого бака жестко регламентировано – он должен располагаться в самой высокой точке системы.

Расчет расширительного бака по формуле

Если вы не хотите вдаваться в тонкости, можно установить бачок емкостью 10% от всего объема теплоносителя. Но иногда лучше рассчитать все точно. При оборудовании большой системы отопления можно будет существенно сэкономить.

Чтобы рассчитать необходимый объем расширительного бака, нужно знать следующее:

• Минимальную температуру теплоносителя;
• Максимальную температуру теплоносителя;
• Объем системы отопления;
• Процент этиленгликоля или пропиленгликоля в теплоносителе.

Важно!

Если вы собираетесь отапливать дом или дачу, в которых живете не постоянно, будьте внимательны с подбором типа теплоносителя. У них разная температура замерзания и коэффициент расширения.

Для расчета объема расширительного бака вам нужно воспользоваться формулой:

V = V1 x (Q – Q1)

В этой формуле:

• Q1 – коэффициент расширения при минимальной температуре (см. таблицы ниже);
• Q – коэффициент расширения при минимальной температуре (см. таблицы ниже);
• V1 – объем теплоносителя в системе отопления в литрах;
• V – объем расширительного бака в литрах.

Если в источнике тепла уже установлен расширительный бачок, то его нужно учесть. Для этого отнимите от полученного значения «V» емкость встроенного. Полученное число и есть необходимый объем вашего расширительного бака.

Важно!

Если у вас система отопления с принудительной циркуляцией, минимальная общая емкость расширительного бака – 15 литров.

Коэффициент теплового расширения раствора этиленгликоля

Коэффициент объемного расширения пропиленгликоля

Для того чтобы определить количества теплоносителя в системе отопления, вам нужно учесть объем:

• Подключенных приборов (радиаторы. магистраль теплого пола и т.д.);
• Труб;
• Коллектора (гребенки);
• Источника тепла (например, сколько теплоносителя находится в змеевике бойлера или котла).

Вычислить объем труб можно по формуле:

V = L x 0,0785 x D x D

В этой формуле:

• L – длина трубы отопления;
• D – диаметр в см;
• V – объем теплоносителя в трубе в литрах.

Объем теплоносителя в батареях вы можете посмотреть в спецификации или инструкции к ним. Если таковых нет, количество теплоносителя вы можете узнать в публикации статью «Объем воды в радиаторе отопления – алюминиевом, чугунном, биметаллическом».

Особенности выбора

Вам может показаться, что расширительный бачок имеет простую конструкцию и выбрать его можно только исходя из объема. Но есть еще несколько моментов, которые стоит учесть:

1. Материал мембраны должен быть стойким к реактивам и присадкам, которые используются в теплоносителях;
2. Внутренняя часть бака должна быть покрыта качественной краской или другим покрытием.
3. Защитное покрытие внутренней части емкости не должно вступать в реакцию с теплоносителем;
4. Мембрана должна быть устойчивой к высоким температурам;
5. Максимально допустимое давление в емкости должно соответствовать характеристикам вашей системы отопления;
6. Все соединения и швы должны быть стойкими к высокому давлению и гидроудару.

Когда расширительные баки необходимы

Расширительные баки для отопления нужно использовать в следующих случаях:

• При большой площади помещения, т. к. в таком случае используется система отопления, которая может отличаться большим объемом. Во время работы такая система поддается постоянной нагрузке, и дабы снизить давлении внутри труб, используется расширительный бачок. При подобных случаях бак использовать крайне желательно, потому — что именно он снизит давление, тем самым обезопасив ваше оборудование и помещение.
• При сравнительно большой длине труб бак также использовать крайне желательно, опять же для контроля давления.
• Желательно устанавливать бак при использовании газового котла, т. к. во время работы в котле все время горит газ, и вода поддается сильному нагреву. Впоследствии внутренне давление труб может быть достаточно велико.

Можно сделать вывод, что бак желательно использовать всегда, а в вышеперечисленных случаях — крайне желательно.